Izolované křížení

Izolované pouzdro ( pouzdro v angličtině, Durchführung v němčině) je elektrické blízkosti složka k izolátoru „použitý projít jeden nebo více vodičů přes zeď, jako je například zeď nebo nádrže pomocí izolační vodič (y) od této stěny. „ Nacházejí se také na transformátorech a GIS, aby izolovaly vodiče mezi nimi. Mohou dosáhnout napětí 1200  kV ve střídavém proudu a 800  kV ve stejnosměrném proudu . Jsou vyrobeny uvnitř kapacitní struktury a mimo izolátor, aby se zabránilo elektrickým obloukům na povrchu.

Dějiny

První průchodky byly vytvořeny prvními transformátory v roce 1890. Průchodky ovlivňující elektrické pole byly vynalezeny v roce 1908 společností Westinghouse . Ve stejném roce vyvinula ASEA (nyní ABB ) podobnou technologii. Technologie papíru impregnovaného olejem pochází z 20. let 20. století a technologie papíru impregnovaného pryskyřicí z 50. let.

Zásada

Počáteční problém

Předpokládejme, že překračujeme zeď jednoduchým klasickým izolátorem (viz obrázek). Na povrchu tohoto na jednom konci máme potenciál U, ve středu nulový potenciál. Protože povrchová kapacita je vyšší než kapacita napříč izolací, získá se následující rozložení napětí:

Elektrické pole , je mnohem vyšší ve středu pouzdra, než na koncích (pole je derivace napětí). Pokud tato hodnota překročí hodnotu dielektrické pevnosti izolačního materiálu, vede to k částečným výbojům nebo dokonce k jejich poruše. Je proto nutné snížit tangenciální složku elektrického pole na této úrovni, lépe ji rozdělit, aby byly strany více omezené a střed méně. Kapacitní prvky jsou zavedeny do průchodky pro ovlivnění elektrického pole.

Řešení

Zavedení soustředných hliníkových fólií do izolace umožňuje upravit jejich kapacitní chování. Hliníkové plechy ve skutečnosti vytvářejí mezi nimi kapacity, hraním na jejich rozestupech a jejich délkách lze ovlivnit elektrické pole na úrovni stěny.

Nebo hliníkové plechy válcované válcově kolem vodiče. Pomocí Gaussovy věty můžeme snadno prokázat, že hodnota kapacity tvořené dvěma hliníkovými plechy oddělenými izolací je:

VS=2ϵπlln⁡(rEXtrinet){\ displaystyle C = {\ frac {2 \ epsilon \ pi l} {\ ln ({\ frac {r_ {ext}} {r_ {int}}})}}}

Kde je dielektrická permitivita izolátoru, poloměr vnějšího válce, poloměr vnitřního válce al je nejmenší délka. ϵ{\ displaystyle \ epsilon}rEXt{\ displaystyle r_ {ext}}rinet{\ displaystyle r_ {int}}

Aby bylo zajištěno konstantní radiální elektrické pole, musí mít všechny kondenzátory paralelně konstantní hodnotu. Proto získáme číslováním hliníkových plechů počínaje tím, který je nejblíže vodiči směrem ven:

VS=2ϵπl2ln⁡(r2r1)=2ϵπl3ln⁡(r3r2)=2ϵπli+1ln⁡(ri+1ri){\ displaystyle C = {\ frac {2 \ epsilon \ pi l_ {2}} {\ ln ({\ frac {r_ {2}} {r_ {1}}})}}} = {\ frac {2 \ epsilon \ pi l_ {3}} {\ ln ({\ frac {r_ {3}} {r_ {2}}})}}} = {\ frac {2 \ epsilon \ pi l_ {i + 1}} {\ ln ({\ frac {r_ {i + 1}} {r_ {i}}})}}}

A zjednodušením:

l2ln⁡(r2r1)=l3ln⁡(r3r2)=li+1ln⁡(ri+1ri){\ displaystyle {\ frac {l_ {2}} {\ ln ({\ frac {r_ {2}} {r_ {1}}})}}} = {\ frac {l_ {3}} {\ ln ({ \ frac {r_ {3}} {r_ {2}}})}}} = {\ frac {l_ {i + 1}} {\ ln ({\ frac {r_ {i + 1}} {r_ {i} }})}}}

Konstrukce

Vodič je pod vysokým napětím, stěna je na nulovém potenciálu (nebo referenčním potenciálu), musí se proto pohybovat dostatečně daleko, aby nedošlo k elektrickému výboji mezi nimi, ať už uvnitř izolace (ve středu křížení) nebo z venku na jeho povrchu. Pokud je v interiéru dostatečná znalost vzdálenosti ve vzduchu, která je dostatečná k určení délky izolátoru, může vlhkost a znečištění izolátoru venku vytvořit vodivou cestu na jeho povrchu. Aby se tomu zabránilo, je délka obrysu izolátoru zvětšena pomocí žeber přizpůsobených použitému prostředí.

Izolační technologie

Existují tři technologie: pouzdra z papíru impregnovaného olejem (OIP), pouzdra z papíru potaženého pryskyřicí (RBP) a pouzdra z papíru impregnovaného pryskyřicí (RIP). Průchodky mohou být navíc navrženy pro instalaci venku nebo uvnitř. Ve všech třech případech charakterizuje dobrou úroveň izolace nízká úroveň částečných výbojů .

Vyrobeno z papíru impregnovaného olejem

Jedná se o historickou technologii, kolem vodiče s různou tloušťkou se střídavě navíjí pás papíru a hliníkových fólií. Hliníkové fólie tvoří vodiče kondenzátorů a listy papíru ji izolují. Následně je papír impregnován olejem, tj. Zahříván ve vakuu v olejové lázni, takže vzduchové bubliny v papíru jsou vytlačovány a nahrazovány olejem, který má vysokou dielektrickou pevnost.

Pryskyřice potažený papír

Vodič je potažen směsí fenoplastu a papíru. Jejich vysoká úroveň částečných výbojů je omezuje na nízké napětí.

Pryskyřicí impregnovaný papír

V dnešní době je to dominantní technologie. Pro impregnaci papíru používá místo oleje epoxid , celek se zahřívá ve vakuu stejným způsobem jako v technologii OIP. Výsledkem je, že izolace je na rozdíl od kapalné izolace OIP pevná. Výhodou této technologie je především absence oleje; rizika úniku, znečištění a požáru jsou proto vyloučena. Průchodka je poté zcela utěsněna, což brání vnikání vlhkosti.

Dodatečná izolace

U pouzder s velmi vysokým napětím je izolace ovlivňující pole mnohem kratší než celková délka izolátoru. Abychom izolovali prostor mezi tímto izolátorem a vodičem, místo vzduchu obvykle používáme tlakový SF6 .

V jiných variantách je SF 6 omezen na část blízko vazby.

Dříve tuto roli často hrál minerální olej . Ten však má vadu schopnosti zapálit se nebo uprchnout.

Izolátor

Izolátory mohou být vyrobeny buď z porcelánu, nebo ze silikonu. Ty jsou lehčí a mají lepší hydrofobní vlastnosti , což je užitečné pro účinnou ochranu součásti ve vlhkém nebo silně znečištěném podnebí. Navíc nemají vinu porcelánových izolátorů, jejichž střepy vytvářejí v případě poruchy nebezpečné projektily.

Charakteristické veličiny

• Jmenovitý proud
• Nejvyšší napětí pro materiál

Ochrana a monitorování

Izolované přechody jsou křehké prvky. Porucha může rychle vést k požáru jak samotné průchodky, tak i sousedního transformátoru. Při naplnění olejem mohou být následky katastrofické. Proto je nezbytné zvýšené monitorování přechodů. Za tímto účelem je hladina oleje obecně indikována měrkou. Dále se měření ztrátového činitele, umožňující stanovení kvality elektrické izolace, provádí průběžně na moderních průchodkách. Tato hodnota je pro připomenutí poměr mezi odporovým proudem a kapacitním proudem v izolaci, ideální je čistě kapacitní izolace. tnane(δ){\ displaystyle tan (\ delta)}

Platné normy

• IEC 60137: Izolované průchodky pro střídavá napětí nad 1000  V , verze 2008.

Výrobci

• Hochspannungsgeräte GmbH známá jako „HSP“ , německý výrobce se sídlem v Troisdorfu . V roce 2011 zaměstnávala 257 zaměstnanců. V roce 2009 byla 100% vlastněna společností Siemens .
• ABB, švýcarsko-švédský výrobce, od roku 1908 pro švédskou dceřinou společnost. Starý název švýcarské dceřiné společnosti byl Micafil.
• Passoni & Villa, italský výrobce patřící do společnosti Alstom .
• „  Trench  “ , výrobce patřící do skupiny Siemens.
• MGC Moser-Glaser AG, nezávislý stavitel od roku 1914, vynálezce izolace RIP.

Pro kabelové připojení je nutné přidat:

• Pfisterer, německý výrobce.
• Nexans , francouzský výrobce.

externí odkazy

• (en) „  Stránka HSP  “ (konzultováno 27. března 2012 )
• (en) „  Web ABB na přechodech  “ (konzultováno 27. března 2012 )
• (en) „  Exposé sur les traversées  “ (konzultováno 27. března 2012 )
• en) „  Výroba přechodů  “ (konzultováno 27. března 2012 )

Bibliografie

• Michel Aguet a Michel Ianoz , Haute voltage , sv.  XXII, Lausanne, Presses polytechniques et universitaire romandes, coll.  „Smlouva o elektřině“,2004, 425  s. ( ISBN  2-88074-482-2 , číst online ) , s.  135
• (en) Keith Ellis , Pouzdra pro silové transformátory: Příručka pro energetické inženýry , Bloomingtown, Authorhouse,2011, 116  s. ( ISBN  978-1-4634-4278-1 , číst online )
• (de) Andreas Kuechler , Hochspannungstechnik, Grundlagen, Technologie, Anwendungen , Berlín, Springer,2005, 543  s. ( ISBN  3-540-21411-9 ) , str.  435-440

Reference

1. IEC 60137, článek 3.1, verze 2008
2. Kuechler 2005 , s.  435
3. (in) „  History of HSP  “ ( Archiv • Wikiwix • Archive.is • Google • Co dělat? ) (Přístup 27. března 2012 )
4. Ellis 2011 , s.  1
5. Ellis 2011 , str.  17
6. Kuechler 2005 , s.  431
7. Kuechler 2005 , str.  437
8. Kuechler 2005 , s.  3
9. Kuechler 2005 , str.  439
10. Ellis 2011 , s.  15
11. IEC 60137, článek 9.4, verze 2008
12. (en) „  Počet zaměstnanců HSP  “ ( Archiv • Wikiwix • Archive.is • Google • Co dělat? ) (Přístup 27. března 2012 )
13. (en) „  Brožura ABB  “ [ archiv15. prosince 2010] (zpřístupněno 28. března 2012 )
14. (in) „  Crossing using SF6 as the main izolace  “ (přístup 27. března 2012 )
15. (De) „  Brožura GSETFt, viz strana 5  “ , na HSP (přístup 7. února 2014 )
16. IEC 60137, článek 3.24, verze 2008
17. IEC 60137, článek 3.22, verze 2008
18. (in) Modern Techniques for Protection, controlling and monitoring power transformers , CIGRE, group B5.05,červen 2011, kap.  463, s.  97 a 101
19. (in) „  Seznam dceřiných společností společnosti Siemens 2009  “ (zpřístupněno 27. března 2012 )
20. (in) „  Micafil Site  “ (přístup 27. března 2012 )

<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">